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无线传感器网络中的分簇算法研究

作　者: 李湃
导　师: 陈向东
学　校: 西南交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线传感器网络分簇算法自适应按需加权分簇算法负载平衡因子双簇头机制
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

无线传感器网络(WSN)是由大量低成本且具有传感、数据处理和无线通信能力的传感器结点自组织构成的多跳网络。可以在大范围内用于收集、处理和发布复杂的环境数据。借助传感器网络执行一些具体任务时，任务完成质量是由网络性能决定的，如网络生存时间、网络负载平衡性、网络稳定性等等。这些性能都与网络结构密切相关。无线传感器网络大多采用分簇结构。网络建立时，通过分簇算法将网络划分为若干个簇，每个簇由一个簇头节点和若干簇成员节点组成。簇头负责管理簇内资源分配和簇之间通信。簇成员节点负责数据的采集和处理等。因为簇结构对网络性能有很大影响，所以研究无线传感器网络分簇算法对提高网络性能有重要意义，因此在实际应用中也具有重要意义。这篇论文对无线传感器网络分簇算法进行研究，主要工作如下：一、将无线自组网络中三种分簇算法引入无线传感器网络：其中一种自适应按需加权分簇算法比较复杂，针对这一点，使用分项阈值判别代替分项数值计算，提出一种新型的自适应按需加权算法。新算法的特点是，运算简单，性能良好，负载平衡性突出。二、现有分簇算法一般只选取一个簇头，有簇头消亡便要重建网络，导致网络稳定性不好。现提出一种新型“双簇头”分簇机制，即分簇时产生两个簇头，一个做簇头，一个做备用簇头，原簇头消亡时，备用簇头升为簇头，无需重建网络，从而降低网络更新频率，提高了稳定性。这种新机制可以引入现有的一些分簇算法当中。引入新机制后，网络的稳定性比原算法有很大提高，节点充当簇头的公平性也有一定提高。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 论文研究背景及意义  8-11
  1.2 无线传感器网络的体系结构  11-14
    1.2.1 无线传感器网络节点的结构  11-12
    1.2.2 无线传感器网络的生成  12-13
    1.2.3 无线传感器网络的平面结构  13-14
    1.2.4 无线传感器网络的分级结构  14
  1.3 论文安排与主要研究工作  14-16
第2章无线自组网的分簇算法  16-27
  2.1 无线自组网基本知识  16-19
    2.1.1 无线自组网基本概念  16
    2.1.2 无线自组网的研究内容  16-19
  2.2 无线自组网的分簇算法  19-27
    2.2.1 基本概念  19-20
    2.2.2 相关数学定义  20-21
    2.2.3 分簇算法的目标  21
    2.2.4 现有分簇算法介绍  21-27
第3章无线传感器网络分簇算法  27-34
  3.1 分簇算法的相关定义  27
  3.2 无线传感器网络中的分簇算法  27-31
    3.2.1 最小ID分簇算法  28
    3.2.2 最高节点度启发式算法  28-29
    3.2.3 自适应按需加权分簇算法  29-31
  3.3 新型自适应按需加权分簇算法  31-32
  3.4 新型双簇头分簇机制  32-34
第4章仿真与分析  34-48
  4.1 分簇算法性能评价指标  34-35
    4.1.1 网络中的簇头数  34
    4.1.2 网络的负载平衡因子  34-35
    4.1.3 统治集更新的次数  35
    4.1.4 节点充当簇头的公平性指数  35
  4.2 新型的自适应按需加权算法仿真  35-42
    4.2.1 仿真环境说明  35-36
    4.2.2 仿真过程  36-37
    4.2.3 仿真结果  37-41
    4.2.4 小结  41-42
  4.3 新型双簇头机制性能仿真  42-48
    4.3.1 仿真环境说明  42
    4.3.2 仿真过程  42-43
    4.3.3 双簇头最小ID算法仿真  43-45
    4.3.4 双簇头最高节点度算法仿真  45-47
    4.3.5 结论分析  47-48
结论与展望  48-50
  全文总结  48
  后续工作与展望  48-50
致谢  50-51
参考文献  51-54
附录  54-56
攻读硕士学位期间发表的论文  56

无线传感器网络中的分簇算法研究

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